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GE对3D打印情有独钟 回顾十年研发路

2013-06-18 08:39
棒棒书香
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  ——打玩具、打书包、打模型,3D打印就不能打点“真”家伙吗?打心脏?打飞机?打印整个世界?3D打印真能颠覆传统制造业?

  GE中国研发中心的工程师们仍在埋头研究3D打印技术。就在这之前,他们刚刚用3D打印机成功“打印”出了航空发动机的重要零部件。与传统制造相比,这一技术将使该零件成本缩减30%、制造周期缩短40%。来不及庆祝这一喜人成果,他们就又匆匆踏上了新的征程。鲜为人知的是,他们已经“秘密”研发3D打印技术十年之久了。

  GE为什么要研究3D打印技术?GE是如何实现上述成果的?GE又打算将这一技术应用在哪些领域呢?

  十年研发路

  话还要从头说起。

  十年之前,也就是2003年。那时,3D打印技术远没现在这么火热,GE中国研发中心就意识到了这一技术的广阔前景,并专门组织团队去研究这一技术。

  GE看到了什么呢?

  GE看到的是未来和变革。在GE看来,在一些领域,3D打印技术能够有效克服传统设计和制造的不足,甚至带来设计上的变革。举例来说,某些零件只有设计成非常复杂的形状才能达到性能的最优,比如更强的机械性能、更轻的重量等。而过于复杂的形状对于传统制造技术,无论是铸造、锻压或者切削加工而言,都很难实现。或者说,即使能够实现也要付出巨大的代价。

  比如说,不规则的蜂窝状才能实现某一零部件的最佳性能,而传统制造却很难实现。无奈之下,研发人员只能按照传统制造技术容易实现的几何形状去重新简化设计。这种简化包括将复杂的零件拆成几个零件,分别制造好之后组装在一起;也包括将一些很难加工的几何形状简化成容易加工的形状,从而使得传统技术能够制造出这样的零件。毫无疑问,这些都是对零件综合性能的一种妥协。

  性能的妥协是一方面,材料的使用量也会随之而增加。对于像航空发动机这样的领域,零件的减重往往是设计和制造工程师们持之以恒追求的目标。因为每减轻一公斤的发动机重量,所带来的燃油排放的贡献都是非常巨大的。

  除此之外,众所周知,航空发动机里形状复杂的零件又很多,传统的设计理念和制造技术面临越来越多的挑战,而3D打印正是能够从根本上解决传统设计理念和制造技术所无法解决的问题。正是基于这样的出发点,GE于2003年正式启动了3D打印的项目研发,所针对的对象就是航空发动机中制造难度大的零件,力图通过3D打印技术将零件的开发和制造成本大幅度降低,同时显著缩短产品的开发周期。

  3D打印技术有几种不同的技术路线,而GE中国研发中心主要从事的是激光烧结技术。该技术是以激光为热源对粉末压坯进行烧结的技术。据了解,传统的3D打印技术往往只能打印塑料等材料,而激光烧结技术的一大优势就在于可以打印金属材料。也就是因为这一点,外界才会认为3D打印技术有可能颠覆传统制造业。

  其实,在这一技术上GE并不是从头做起。简单的说,利用这一技术,如果将粉末压坯烧结成立体的零部件,外界称之为3D打印。如果将粉末压坯只烧结成一个平面并应用在表面修复上,业界称之为激光熔覆技术。

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